Tepelná správa batérie
Počas pracovného procesu batérie má teplota veľký vplyv na jej výkon. Ak je teplota príliš nízka, môže to spôsobiť prudký pokles kapacity a výkonu batérie a dokonca aj skrat batérie. Dôležitosť tepelného manažmentu batérie sa stáva čoraz významnejšou, pretože príliš vysoká teplota môže spôsobiť rozklad, koróziu, vznietenie alebo dokonca výbuch batérie. Prevádzková teplota batérie je kľúčovým faktorom pri určovaní výkonu, bezpečnosti a životnosti batérie. Z hľadiska výkonu vedie príliš nízka teplota k zníženiu aktivity batérie, čo má za následok zníženie výkonu nabíjania a vybíjania a prudký pokles kapacity batérie. Porovnanie zistilo, že keď teplota klesla na 10 °C, vybíjacia kapacita batérie bola 93 % kapacity pri normálnej teplote; avšak keď teplota klesla na -20 °C, vybíjacia kapacita batérie bola iba 43 % kapacity pri normálnej teplote.
Výskum Li Junqiua a ďalších uvádza, že z bezpečnostného hľadiska, ak je teplota príliš vysoká, vedľajšie reakcie batérie sa urýchlia. Keď sa teplota blíži k 60 °C, vnútorné materiály/aktívne látky batérie sa rozložia a dôjde k „tepelnému úniku“, čo spôsobí náhly nárast teploty, dokonca až na 400 ~ 1000 ℃, a následne k požiaru a výbuchu. Ak je teplota príliš nízka, je potrebné udržiavať rýchlosť nabíjania batérie nižšiu, inak to spôsobí rozklad lítia v batérii a vnútorný skrat, ktorý sa môže vznietiť.
Z hľadiska životnosti batérie nemožno ignorovať vplyv teploty. Usádzanie lítia v batériách náchylných na nabíjanie pri nízkych teplotách spôsobí rýchle skrátenie životnosti batérie až na desiatky dní a vysoká teplota výrazne ovplyvní celkovú a celkovú životnosť batérie. Výskum zistil, že pri teplote 23 ℃ je životnosť batérie s 80 % zostávajúcou kapacitou približne 6238 dní, ale pri teplote 35 ℃ je životnosť približne 1790 dní a pri teplote 55 ℃ je životnosť približne 6238 dní. Iba 272 dní.
V súčasnosti, kvôli nákladovým a technickým obmedzeniam, tepelná správa batérií (BTMS) nie je jednotné v používaní vodivých médií a možno ho rozdeliť do troch hlavných technických ciest: chladenie vzduchom (aktívne a pasívne), kvapalinové chladenie a materiály s fázovou zmenou (PCM). Chladenie vzduchom je relatívne jednoduché, nehrozí mu riziko úniku a je ekonomické. Je vhodné pre počiatočný vývoj LFP batérií a malých automobilových polí. Účinok kvapalinového chladenia je lepší ako pri chladení vzduchom a náklady sú vyššie. V porovnaní so vzduchom má kvapalinové chladiace médium vlastnosti veľkej špecifickej tepelnej kapacity a vysokého koeficientu prestupu tepla, čo účinne kompenzuje technický nedostatok nízkej účinnosti vzduchového chladenia. V súčasnosti je to hlavná optimalizácia osobných automobilov. Zhang Fubin vo svojom výskume poukázal na to, že výhodou kvapalinového chladenia je rýchly odvod tepla, ktorý môže zabezpečiť rovnomernú teplotu batériového bloku a je vhodný pre batériové bloky s veľkou produkciou tepla; nevýhodami sú vysoké náklady, prísne požiadavky na balenie, riziko úniku kvapaliny a zložitá štruktúra. Materiály s fázovou zmenou majú výhody z hľadiska účinnosti výmeny tepla aj nákladov a nízke náklady na údržbu. Súčasná technológia je stále v laboratórnom štádiu. Technológia tepelného manažmentu materiálov s fázovou zmenou ešte nie je úplne vyvinutá a predstavuje najperspektívnejší smer vývoja tepelného manažmentu batérií v budúcnosti.
Celkovo je kvapalinové chladenie súčasnou hlavnou technologickou cestou, najmä kvôli:
(1) Na jednej strane majú súčasné bežné ternárne batérie s vysokým obsahom niklu horšiu tepelnú stabilitu ako lítium-železitophosfátové batérie, nižšiu teplotu tepelného úniku (teplota rozkladu 750 °C pre lítium-železitophosfát, 300 °C pre ternárne lítium-železitophosfátové batérie) a vyššiu produkciu tepla. Na druhej strane, nové technológie aplikácie lítium-železitophosfátu, ako napríklad lopatkové batérie BYD a CTP z éry Ningde, eliminujú moduly, zlepšujú využitie priestoru a hustotu energie a ďalej podporujú tepelné riadenie batérií od vzduchom chladenej technológie k kvapalinou chladenej technológii.
(2) V dôsledku usmernení týkajúcich sa znižovania dotácií a obáv spotrebiteľov o dojazd sa dojazd elektrických vozidiel neustále zvyšuje a požiadavky na hustotu energie batérií sú čoraz vyššie. Zvýšil sa dopyt po technológii kvapalinového chladenia s vyššou účinnosťou prenosu tepla.
(3) Modely sa vyvíjajú smerom k modelom strednej až vyššej triedy s dostatočným rozpočtom na náklady, snahou o pohodlie, nízku toleranciu porúch komponentov a vysoký výkon a riešenie kvapalinového chladenia viac zodpovedá požiadavkám.
Bez ohľadu na to, či ide o tradičné auto alebo vozidlo s novým energetickým systémom, dopyt spotrebiteľov po komforte rastie a technológia tepelného manažmentu kokpitu sa stala obzvlášť dôležitou. Pokiaľ ide o chladiace metódy, namiesto bežných kompresorov sa na chladenie používajú elektrické kompresory a batérie sú zvyčajne pripojené k chladiacim systémom klimatizácie. Tradičné vozidlá používajú prevažne typ s naklápacou doskou, zatiaľ čo vozidlá s novým energetickým systémom používajú prevažne vírový typ. Táto metóda má vysokú účinnosť, nízku hmotnosť, nízku hlučnosť a je vysoko kompatibilná s elektrickou pohonnou energiou. Okrem toho je konštrukcia jednoduchá, prevádzka stabilná a objemová účinnosť je o 60 % vyššia ako u typu s naklápacou doskou. % približne. Pokiaľ ide o metódu vykurovania, PTC vykurovanie(PTC ohrievač vzduchu/Ohrievač chladiacej kvapaliny PTC) je potrebný a elektromobily nemajú zdroje tepla s nulovými nákladmi (ako napríklad chladiacu kvapalinu spaľovacieho motora)
Čas uverejnenia: 7. júla 2023
